一种油套管泄漏检测系统、方法及装置制造方法及图纸

本文涉及油气田勘探领域，尤其涉及一种油套管泄漏检测系统、方法及装置，包括超声波探测装置及上位机；超声波探测装置包括：压电式超声波传感器，用于接收通过油套管内高压气体传播的泄漏超声波信号；电磁式超声波传感器，用于接收通过油套管内环空液体传播的泄漏超声波信号；压电式超声波传感器与所述电磁式超声波传感器均匀交错布置，并沿超声波探测装置周向分布；上位机，用于接收并解析超声波探测装置发送的泄漏超声波信号，判断泄漏来源。本发明专利技术利用两种超声波传感器的原理和特点，分别捕捉油管及生产套管泄漏超声波信号，实现油管泄漏超声信号检测和生产套管泄漏超声信号检测，为在役井油管及生产套管泄漏定位检测提供一种可行的方法。一种可行的方法。一种可行的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种油套管泄漏检测系统、方法及装置


[0001]本文涉及油气田开发领域，尤其是一种油套管泄漏检测系统、方法及装置。

技术介绍

[0002]储气库可以实现天然气资源的战略储备和季节调峰，同时也可以作为一些新兴产业，如储氢、储氦以及压缩空气储能的地下载体。储气库在整个寿命周期运行过程中，都将持续面临交替注采的复杂工况。在这种复杂运行工况下，储气库井的注采管柱以及各层套管承受着持续的交变应力，这将有可能诱发管柱丝扣密封失效和本体损伤泄漏，造成各层管柱之间环空带压，给储气库的运行安全带来巨大隐患。
[0003]目前对储气库井筒管柱开展泄漏检测和环空带压分析的检测技术包括电磁探伤、超声波成像测井、超声波泄漏检测、温度测井、多臂井径仪、噪声测井等。其中，超声波泄漏检测技术利用高压气体在通过微小泄漏孔道时，会形成一种紊流状态，进而激发出偶极子和四极子超声波声源的特性进行检测，通过接收超声波声源判断井筒管柱的泄漏点位置，定位精准、检测灵敏度高。
[0004]对于储气库在役井而言，泄漏检测工具设置在油管内，油管泄漏产生的超声波声源通过油管内的高压气体介质直接传播至声压式超声波传感器，声压式超声波传感器可以有效捕捉超声波信号在高压气体介质中的传播衰减，进而确定泄漏源位置。而生产套管泄漏产生的超声波信号，依次通过环空保护液、油管本体、高压气体多重介质传播，最后由超声波传感器接收。超声波信号通过多重声阻抗相差较大的介质，信号衰减严重，使用普通的耦合气体单一介质的压电式超声波传感器接收生产套管泄漏产生的超声波信号难度较大，不易于区分油管泄漏信号和生产套管泄漏信号。
[0005]针对目前技术中检测生产套管泄漏难度大的问题，需要一种油套管泄漏检测系统、方法及装置。

技术实现思路

[0006]为解决上述现有技术的问题，本文实施例提供了一种油套管泄漏检测系统、方法及装置。
[0007]本文实施例提供了一种超声波传感器油套管泄漏检测系统，所述系统包括超声波探测装置及上位机；所述超声波探测装置包括：至少一个压电式超声波传感器，用于接收通过油套管内高压气体传播的泄漏超声波信号；至少一个电磁式超声波传感器，用于接收通过油套管内环空液体传播的泄漏超声波信号；所述压电式超声波传感器与所述电磁式超声波传感器均匀交错布置，并沿所述超声波探测装置周向分布；所述上位机，用于接收并解析所述超声波探测装置发送的泄漏超声波信号，得到所述泄漏超声波信号的类型及分布特征；根据所述泄漏超声波信号的类型及分布特征，判断泄漏来源，所述泄漏来源包括油管泄漏、生产套管泄漏中的至少一种或其组合。
[0008]根据本文实施例的一个方面，所述上位机根据泄漏超声波信号的类型及分布特
征，判断泄漏来源，包括：当仅接收到电磁式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号，确定井筒泄漏来源为生产套管；当同时接收到电磁式超声波传感器及压电式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号，根据电磁式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号及压电式超声波传感器探测得到的油管泄漏超声波信号，确定井筒泄漏来源。
[0009]根据本文实施例的一个方面，上位机根据电磁式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号及压电式超声波传感器探测得到的油管泄漏超声波信号，确定井筒泄漏来源，包括：获取压电式超声波传感器接收到的油管泄漏超声波信号的声压幅值及频率；获取电磁式超声波传感器接收到的泄漏超声波信号的声压幅值及频率，所述泄漏超声波信号包括：油管泄漏产生的超声波信号通过环空保护液传播到油管本体内的第一超声波信号、套管泄漏产生的超声波信号通过环空保护液传播到油管本体内的第二超声波信号之一或组合；根据所述油管泄漏超声波信号的声压幅值、油管泄漏声源声压衰减因子及油管泄漏超声波信号转换系数，确定油管泄漏声源超声波信号传播至油管本体的超声波信号幅值；确定电磁式超声波传感器接收到的泄漏超声波信号的声压幅值p
m
与所述油管泄漏声源超声波信号传播至油管本体的超声波信号的差值与预设声压幅值阈值的大小；若所述差值小于所述预设声压幅值阈值，确定井筒泄漏仅为油管泄漏；若所述差值大于或等于预设声压幅值阈值，确定井筒泄漏包括油管泄漏及套管泄漏。
[0010]根据本文实施例的一个方面，若确定井筒泄漏包括油管泄漏及套管泄漏，还包括：根据电磁式超声波传感器接收到的泄漏超声波信号的声压幅值与所述油管泄漏声源超声波信号的差值及套管泄漏超声波信号转化系数，确定生产套管泄漏声源声压；根据电磁式超声波传感器接收到的泄漏超声波信号的频率、油管泄漏声源频率叠加消除相关的系数及套管声源泄漏超声波信号频率变化系数，确定生产套管泄漏声源的频率；根据声源频率向泄漏孔尺寸转化的系数及套管泄漏声源的频率，确定生产套管泄漏孔尺寸；根据基准声压、生产套管泄漏声源声压及所述生产套管泄漏孔尺寸，确定生产套管泄漏孔驻压。
[0011]根据本文实施例的一个方面，确定井筒泄漏来源为生产套管，包括：根据电磁式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号，确定生产套管泄漏声压幅值及生产套管泄漏主频频率；根据生产套管泄漏声压幅值及生产套管泄漏声源衰减因子，确定生产套管泄漏声源声压；根据生产套管泄漏声源传播路径频谱叠加变化因子及所述生产套管泄漏主频频率，确定生产套管的泄漏声源频率；根据声源频率向泄漏孔尺寸转化的系数及所述生产套管的泄漏声源频率，确定生产套管泄漏孔尺寸；根据基准声压、生产套管泄漏声源声压及所述生产套管泄漏孔尺寸，确定生产套管泄漏孔驻压：根据生产套管泄漏孔驻压及生产套管泄漏孔尺寸，确定泄漏量。
[0012]根据本文实施例的一个方面，所述电磁式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号为生产套管泄漏孔激发环空保护液生成的超声波信号，传播至油管本体内激发的超声波信号。
[0013]根据本文实施例的一个方面，接收并解析所述超声波探测装置发送的泄漏超声波信号包括：确定多个压电式超声波传感器检测到的泄漏超声波信号的幅值；解析幅值最大的泄漏超声波信号的分布特征；或对多个泄漏超声波信号的幅值作平均处理，并解析平均处理后的泄漏超声波信号的分布特征。
[0014]本文实施例提供了一种油套管泄漏检测方法，所述方法包括：接收并解析超声波
探测装置发送的泄漏超声波信号，得到所述泄漏超声波信号的类型及分布特征；根据所述泄漏超声波信号的类型及分布特征，判断泄漏来源，所述泄漏来源包括油管泄漏、生产套管泄漏中的至少一种或其组合；当仅接收到电磁式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号，确定井筒泄漏来源为生产套管；当同时接收到电磁式超声波传感器及压电式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号，根据电磁式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号及压电式超声波传感器探测得到的油管泄漏超声波信号，确定井筒泄漏来源。
[0015]本文实施例还公开了一种油套管泄漏检测装置，所述装置包括：泄漏超声波信号接收单元，用于接收并解析所述超声波探测装置发送的泄漏超声波信号，得到所述泄漏超声波信号的类型及分布特征；泄漏来源确定单元，用于根据所述泄漏超声波信号的类型及分布特征，判断泄漏来源，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油套管泄漏检测系统，其特征在于，所述系统包括超声波探测装置及上位机；所述超声波探测装置包括：至少一个压电式超声波传感器，用于接收通过油套管内高压气体传播的泄漏超声波信号；至少一个电磁式超声波传感器，用于接收通过油套管内环空液体传播的泄漏超声波信号；所述压电式超声波传感器与所述电磁式超声波传感器均匀交错布置，并沿所述超声波探测装置周向分布；所述上位机，用于接收并解析所述超声波探测装置发送的泄漏超声波信号，得到所述泄漏超声波信号的类型及分布特征；根据所述泄漏超声波信号的类型及分布特征，判断泄漏来源，所述泄漏来源包括油管泄漏、生产套管泄漏中的至少一种或其组合。2.根据权利要求1所述的油套管泄漏检测系统，其特征在于，所述上位机根据泄漏超声波信号的类型及分布特征，判断泄漏来源，包括：当仅接收到电磁式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号，确定井筒泄漏来源为生产套管；当同时接收到电磁式超声波传感器及压电式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号，根据电磁式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号及压电式超声波传感器探测得到的油管泄漏超声波信号，确定井筒泄漏来源。3.根据权利要求2所述的油套管泄漏检测系统，其特征在于，上位机根据电磁式超声波传感器探测得到的泄漏超声波信号及压电式超声波传感器探测得到的油管泄漏超声波信号，确定井筒泄漏来源，包括：获取压电式超声波传感器接收到的油管泄漏超声波信号的声压幅值及频率；获取电磁式超声波传感器接收到的泄漏超声波信号的声压幅值及频率，所述泄漏超声波信号包括：油管泄漏产生的超声波信号通过环空保护液传播到油管本体内的第一超声波信号、套管泄漏产生的超声波信号通过环空保护液传播到油管本体内的第二超声波信号之一或组合；根据所述油管泄漏超声波信号的声压幅值、油管泄漏声源声压衰减因子及油管泄漏超声波信号转换系数，确定油管泄漏声源超声波信号传播至油管本体的超声波信号幅值；判断电磁式超声波传感器接收到的泄漏超声波信号的声压幅值与所述油管泄漏声源超声波信号传播至油管本体的超声波信号的差值是否小于预设声压幅值阈值；若所述差值小于所述预设声压幅值阈值，确定井筒泄漏仅为油管泄漏；若所述差值大于或等于预设声压幅值阈值，确定井筒泄漏包括油管泄漏及套管泄漏。4.根据权利要求3所述的油套管泄漏检测系统，其特征在于，若确定井筒泄漏包括油管泄漏及套管泄漏，还包括：根据电磁式超声波传感器接收到的泄漏超声波信号的声压幅值与所述油管泄漏声源超声波信号的差值及套管泄漏超声波信号转化系数，确定生产套管泄漏声源声压；根据电磁式超声波传感器接收到的泄漏超声波信号的频率、油管泄漏声源频率叠加消除相关的系数及套管声源泄漏超声波信号频率变化系数，确定生产套管泄漏声源的频率；根据声源频率向泄漏孔尺寸转化的系数及套管泄漏声源的频率，确定生产套管泄漏孔尺寸；
根据基准声压、生产套管泄漏声源声压及所述生产套管泄...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋恒宇，李景翠，刘天恩，袁光杰，夏焱，万继方，戴鹍，庞宇晗，李国韬，金根泰，郑李，路立君，付盼，张弘，庄晓谦，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：